题目

如图为汽油机做功冲程的示意图．若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S=3.0×10^-3m²），活塞冲程长度为L=0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p=1.0×10⁶Pa，活塞以n=1380次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次．

（1）汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是多少？
（2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么可放出多少热量？汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（q_汽油=4.6×10⁷J/kg，不计摩擦）

提问时间：2020-12-02

答案

（1）∵p=

F

S

，
∴燃气对活塞的压力：
F=pS=1.0×10⁶Pa×3.0×10^-3m²=3000N，
汽油机对外做功一次所做的功：
W₁=FL=3000N×0.06m=180J；
汽油机一分钟做的功：
W=

n

2

W₁=

1380

2

×180J=1.242×10⁵J，
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q_放=mq=20×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁵J，
汽油机把内能转化为机械能的效率：
η=

W

Q放

×100%=

1.242×105J

9.2×105J

×100%=13.5%．
答：（1）汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是1.242×10⁵J；
（2）汽如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么可放出9.2×10⁵J的热量，汽油机把内能转化为机械能的效率为13.5%．